DE102017122488A1 - Applicator with a sealing membrane - Google Patents

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DE102017122488A1
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Steffen Sotzny
Daniel Tandler
Tobias Berndt
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Applikator (z.B. Druckkopf) zur Applikation eines Beschichtungsmittels (z.B. Lack) auf ein Bauteil (z.B. Kraftfahrzeugkarosseriebauteil), mit einem Düsenraum (15) mit mehreren Düsen (2-5) zur Abgabe des Beschichtungsmittels in Form von kontinuierlichen Strahlen oder Tröpfchen, wobei das Beschichtungsmittel im Betrieb durch den Düsenraum (15) zu den Düsen (2-5) strömt, so dass der Düsenraum (15) im Betrieb mit dem Beschichtungsmittel gefüllt ist. Weiterhin umfasst der Druckkopf mehrere verschiebbare Ventilnadeln (6-9), die den einzelnen Düsen (2-5) zugeordnet sind und die jeweilige Düse (2-5) in Abhängigkeit von der Stellung der Ventilnadeln (6-9) wahlweise öffnen oder verschließen. Ferner enthält der erfindungsgemäße Druckkopf einen Aktorraum (16) zur Aufnahme von Aktoren (10-13) zum Verschieben der Ventilnadeln (6-9). Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Applikator ein Dichtelement (14) auf, das den Aktorraum (16) von dem Düsenraum (15) fluidisch trennt, um eine Verschmutzung des Aktorraums (16) mit dem Beschichtungsmittel in dem Düsenraum (15) zu vermeiden. Die Erfindung sieht vor, dass das Dichtelement (14) so ausgebildet ist, dass die einzelnen Ventilnadeln (6-9) unabhängig voneinander verschoben werden können, ohne dass eine Verschiebung einer der Ventilnadeln (6-9) das Öffnen und Verschließen der Düsen (2-5) bei der benachbarten Ventilnadel (6-9) beeinträchtigt.The invention relates to an applicator (eg printhead) for applying a coating agent (eg paint) to a component (eg motor vehicle body component), having a nozzle space (15) with a plurality of nozzles (2-5) for delivering the coating agent in the form of continuous jets or droplets wherein the coating agent in operation flows through the nozzle space (15) to the nozzles (2-5) so that the nozzle space (15) is filled in use with the coating agent. Further, the print head includes a plurality of slidable valve needles (6-9) associated with the individual nozzles (2-5) and selectively opening or closing the respective nozzle (2-5) depending on the position of the valve needles (6-9). Furthermore, the printhead according to the invention contains an actuator chamber (16) for accommodating actuators (10-13) for displacing the valve needles (6-9). In addition, the applicator according to the invention has a sealing element (14) which fluidly separates the actuator chamber (16) from the nozzle chamber (15) in order to avoid contamination of the actuator chamber (16) with the coating agent in the nozzle chamber (15). The invention provides that the sealing element (14) is designed so that the individual valve needles (6-9) can be moved independently of one another, without a displacement of one of the valve needles (6-9), the opening and closing of the nozzles (2 -5) on adjacent valve needle (6-9).

Description

Die Erfindung betrifft einen Applikator (z.B. einen Druckkopf) zur Applikation eines Beschichtungsmittels (z.B. Lack) auf ein Bauteil (z.B. Kraftfahrzeugkarosseriebauteil).The invention relates to an applicator (e.g., a printhead) for applying a coating agent (e.g., paint) to a component (e.g., automotive body component).

Aus dem Stand der Technik (z.B. US 9 108 424 B2 ) sind sogenannte Drop-on-Demand-Druckköpfe bekannt, die einen Tröpfchenstrahl oder einen kontinuierlichen Beschichtungsmittelstrahl ausgeben und deren Wirkprinzip auf der Verwendung von elektrischen Ventilen beruht. Dabei wird ein magnetisch angetriebener Stößel/Anker in einer Spule geführt. Ist der Anker des elektromagnetischen Aktors und das Dichtelement, welches den Ventilsitz verschließt, ein Bauteil, wird dieser im Folgenden als Ventilstößel bezeichnet. In Abhängigkeit von der Bestromung der Spule wird der Ventilstößel verschoben und eine Düse wahlweise freigegeben oder verschlossen. Derartige Druckköpfe werden auch in der WO 2012/058373 A2 beschrieben. Diese Druckköpfe arbeiten ebenfalls mit Ventilstößeln, die durch elektrische Spulen bewegt werden, wobei die Ventilstößel in einem Führungsrohr (Spuleninnenrohr) in der Spule laufen.From the prior art (eg US 9 108 424 B2 ) so-called drop-on-demand print heads are known, which emit a droplet jet or a continuous coating agent jet and whose operating principle is based on the use of electric valves. In this case, a magnetically driven plunger / armature is guided in a coil. If the armature of the electromagnetic actuator and the sealing element, which closes the valve seat, a component, this is hereinafter referred to as a valve tappet. Depending on the energization of the coil of the valve lifter is moved and a nozzle either released or closed. Such printheads are also used in the WO 2012/058373 A2 described. These printheads also work with valve lifters that are moved by electric coils, with the valve lifters running in a guide tube (coil inner tube) in the coil.

Problematisch bei den bekannten Druckköpfen ist die Tatsache, dass die zum Bewegen der Ventilstößel dienenden Aktoren im Betrieb dem Beschichtungsmittel ausgesetzt sind. Dies ist zunächst kein Problem, falls das Beschichtungsmittel nicht gewechselt werden soll, das Beschichtungsmittel niederviskos ist und keine größeren Drücke auftreten und die Erwärmung des Spuleninnenrohrs durch die elektrisch bestromte Spule nicht zur partiellen Beschichtungsmittelantrocknung führt. Bei der Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserien werden aber oftmals Beschichtungsmittel mit einer höheren Viskosität (z.B. mehr als 80 mPa·s bei einer Scherrate von 1.000 s-1) eingesetzt. Darüber hinaus erfolgt bei der Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserien oftmals ein Farbwechsel. Weiterhin erfüllen die bekannten Druckköpfe die Anforderungen für eine Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserien nicht, da die Druckköpfe möglichst hinterschneidungsfrei, totraumfrei und strömungstechnisch optimiert sein sollten. Im Ergebnis sind die bekannten Druckköpfe deshalb für die Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserien nicht oder zumindest nicht optimal geeignet.The problem with the known print heads is the fact that the actuators used to move the valve tappets are exposed during operation to the coating agent. This is initially no problem if the coating agent is not to be changed, the coating agent is low viscosity and no major pressures occur and the heating of the coil inner tube by the electrically energized coil does not lead to partial coating agent drying. In the coating of motor vehicle bodies, however, coating agents with a higher viscosity (eg more than 80 mPa.s at a shear rate of 1,000 s -1 ) are often used. In addition, in the painting of motor vehicle bodies often a color change. Furthermore, the known print heads do not meet the requirements for a paint finish of motor vehicle bodies, since the print heads should be optimized as possible undercuts, dead space and aerodynamic. As a result, the known print heads are therefore not or at least not optimally suited for the painting of motor vehicle bodies.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen entsprechend verbesserten Applikator zu schaffen.The invention is therefore based on the object to provide a correspondingly improved applicator.

Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Applikator (z.B. Druckkopf) gemäß dem Hauptanspruch gelöst.This object is achieved by an applicator (e.g., printhead) according to the present invention.

Der erfindungsgemäße Druckkopf eignet sich allgemein zur Applikation eines Beschichtungsmittels. Die Erfindung ist also hinsichtlich des zu applizierenden Beschichtungsmittels nicht auf ein bestimmtes Beschichtungsmittel beschränkt. Vorzugsweise ist der Druckkopf jedoch zur Applikation eines Lacks ausgelegt.The printhead according to the invention is generally suitable for the application of a coating composition. The invention is therefore not limited to a particular coating agent with regard to the coating agent to be applied. Preferably, however, the print head is designed to apply a paint.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass der erfindungsgemäße Druckkopf allgemein geeignet ist, um das Beschichtungsmittel auf ein bestimmtes Bauteil zu applizieren. Hinsichtlich des Typs des zu beschichtenden Bauteils ist die Erfindung ebenfalls nicht beschränkt. Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Druckkopf jedoch dazu ausgelegt, ein Beschichtungsmittel (z.B. Lack) auf ein Kraftfahrzeugkarosseriebauteil oder ein Anbauteil eines Kraftfahrzeugkarosseriebauteils zu applizieren.It should also be mentioned that the print head according to the invention is generally suitable for applying the coating agent to a specific component. With regard to the type of component to be coated, the invention is also not limited. Preferably, however, the printhead of the present invention is configured to apply a coating agent (e.g., paint) to an automotive body component or an accessory of an automotive body component.

Der erfindungsgemäße Druckkopf weist zunächst in Übereinstimmung mit den bekannten Druckköpfen einen Düsenraum mit mehreren Düsen auf, wobei die Düsen im Betrieb das Beschichtungsmittel in Form eines kontinuierlichen Strahls oder in Form eines Tröpfchenstrahls abgeben. Der erfindungsgemäße Druckkopf unterscheidet sich also von Zerstäubern (z.B. Rotationszerstäuber, Luftzerstäuber, etc.), die keinen räumlich begrenzten Strahl des Beschichtungsmittels abgeben, sondern einen Sprühnebel des Beschichtungsmittels. Im Betrieb des erfindungsgemäßen Druckkopfs strömt das zu applizierende Beschichtungsmittel durch den Düsenraum zu den Düsen, so dass der Düsenraum im Betrieb mit dem Beschichtungsmittel gefüllt ist.The printhead according to the invention initially has, in accordance with the known printheads, a nozzle space with a plurality of nozzles, the nozzles, during operation, delivering the coating agent in the form of a continuous jet or in the form of a droplet jet. Thus, the printhead of the invention differs from atomizers (e.g., rotary atomizers, air atomizers, etc.) which do not emit a spatially limited jet of the coating agent, but a spray of the coating agent. During operation of the printhead according to the invention, the coating agent to be applied flows through the nozzle space to the nozzles, so that the nozzle space is filled with the coating agent during operation.

Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Druckkopf in Übereinstimmung mit den bekannten Druckköpfen vorzugsweise mehrere verschiebbare Stößel auf, die den einzelnen Düsen zugeordnet sind und die jeweilige Düse in Abhängigkeit von der Stellung des Stößels wahlweise öffnen oder verschließen.In addition, the printhead according to the invention in accordance with the known printheads preferably has a plurality of displaceable plungers which are associated with the individual nozzles and selectively open or close the respective nozzle in dependence on the position of the plunger.

In einer Variante der Erfindung bilden die Stößel/Anker auch die Ventilnadeln und können einen Ventilsitz in Abhängigkeit von ihrer Stellung wahlweise freigeben oder verschließen.In a variant of the invention, the plunger / armature also form the valve pins and can selectively release or close a valve seat depending on their position.

In einer anderen Variante der Erfindung sind die verschiebbaren Stößel/Anker dagegen von den eigentlichen Ventilnadeln getrennt und wirken lediglich, mechanisch verbunden über einen sogenannten Hammer auf die Ventilnadeln, die dann in Abhängigkeit von ihrer Stellung einen Ventilsitz öffnen oder verschließen.In another variant of the invention, however, the displaceable plunger / armature are separated from the actual valve needles and act only mechanically connected via a so-called hammer on the valve needles, which then open or close a valve seat depending on their position.

Im Folgenden wird nur noch von Ventilnadel gesprochen, dabei kann dies sowohl eine Ventilnadel (Aktorstößel/-anker über einen Hammer verbunden mit der Ventilnadel) als auch ein Ventilstößel (Aktorstößel/-anker ist das gleiche Bauteil wie das Dichtelement das den Ventilsitz verschließt) sein.The following is only spoken of valve needle, this can be both a valve needle (actuator plunger / anchor via a hammer connected to the valve needle) and a valve lifter ( Actuator plunger / anchor is the same component as the sealing element which closes the valve seat).

Hierbei ist auch zu erwähnen, dass der Ventilsitz nicht unmittelbar an der Düse angeordnet sein muss. Vielmehr besteht auch die Möglichkeit, dass der Ventilsitz der Düse vorgelagert ist und mit der Düse über eine Leitung verbunden ist.It should also be mentioned that the valve seat does not have to be arranged directly on the nozzle. Rather, there is also the possibility that the valve seat of the nozzle is upstream and is connected to the nozzle via a line.

Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Druckkopf in Übereinstimmung mit den bekannten Druckköpfen einen Aktorraum auf, in dem die Aktoren zum Verschieben der einzelnen Ventilnadeln angeordnet sind. Beispielsweise kann es sich bei den Aktoren um elektromagnetische Aktoren mit Magnetspulen handeln, wie es auch bei den eingangs beschriebenen bekannten Druckköpfen der Fall ist. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Typs der Aktoren nicht auf Magnetaktoren beschränkt, sondern auch mit anderen Typen von Aktoren realisierbar, wie beispielsweise piezoelektrischen Aktoren oder pneumatischen Aktoren. Vorzugsweise sind die Aktoren jedoch elektrisch ansteuerbar, so dass es sich um elektromechanische Aktoren handelt.In addition, the printhead according to the invention in accordance with the known printheads on an actuator space in which the actuators are arranged for moving the individual valve needles. For example, the actuators can be electromagnetic actuators with magnetic coils, as is the case with the known print heads described above. However, the invention is not limited to magnetic actuators in terms of the type of actuators, but also with other types of actuators, such as piezoelectric actuators or pneumatic actuators. Preferably, however, the actuators are electrically controllable, so that it is electromechanical actuators.

Es wurde bereits vorstehend zu den bekannten Druckköpfen ausgeführt, dass dabei das Problem besteht, dass der Aktorraum nicht fluidisch von dem Düsenraum getrennt ist, so dass der Aktorraum und damit auch die Aktoren im Betrieb dem Beschichtungsmittel ausgesetzt sind. Dies kann zu erwärmungsbedingten Beschichtungsmittelantrocknungen führen, wenn das Beschichtungsmittel durch die Abwärme der elektromechanischen Aktoren erwärmt wird. Darüber hinaus ist dies auch problematisch bei einem Farbwechsel, da in dem Aktorraum Beschichtungsmittel verbleiben kann, was zu einer Kontamination führt.It has already been stated above with respect to the known print heads that there is the problem that the actuator space is not fluidly separated from the nozzle space, so that the actuator space and thus also the actuators are exposed during operation to the coating agent. This can lead to heating-conditioned coating agent drying if the coating agent is heated by the waste heat of the electromechanical actuators. In addition, this is also problematic in a color change, since in the actuator space coating agent may remain, resulting in contamination.

Der erfindungsgemäße Druckkopf sieht deshalb zusätzlich ein Dichtelement (z.B. in Form einer durchgängig geschlossene Membran oder einer Membran mit Durchführungen für Ventilnadeln) vor, das den Aktorraum von dem Düsenraum fluidisch trennt, um eine Verschmutzung des Aktorraums mit dem Beschichtungsmittel in dem Düsenraum zu vermeiden.The printhead according to the invention therefore additionally provides a sealing element (for example in the form of a continuous closed membrane or a membrane with passages for valve pins) which fluidly separates the actuator space from the nozzle space in order to avoid contamination of the actuator space with the coating agent in the nozzle space.

Im Folgenden wird anstatt des Begriffs des Dichtelements der Begriff Dichtungsmembran verwendet. Es muss sich jedoch bei dem Dichtelement nicht notwendigerweise um eine Dichtungsmembran handeln. Die Dichtungsmembran verhindert also im Betrieb und auch im ausgeschalteten Zustand, dass das in dem Düsenraum befindliche Beschichtungsmittel auch in den Aktorraum gelangt.In the following, the term sealing membrane is used instead of the term of the sealing element. However, the sealing element need not necessarily be a sealing membrane. Thus, during operation and also in the switched-off state, the sealing membrane prevents the coating agent located in the nozzle chamber from entering the actuator chamber.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Dichtungsmembran durchgehend und trennt bei allen oder zumindest bei einem Großteil der Düsen den Aktorraum von dem Düsenraum. Hierbei ist also nicht für jede Düse mit dem zugehörigen Aktor eine individuelle Dichtungsmembran vorgesehen. Vielmehr weisen hierbei alle Düsen mit den zugehörigen Aktoren eine gemeinsame Dichtungsmembran auf, die den gemeinsamen Aktorraum von dem gemeinsamen Düsenraum trennt.In a preferred embodiment of the invention, the sealing membrane is continuous and separates the actuator space from the nozzle space in all or at least a majority of the nozzles. In this case, an individual sealing membrane is not provided for each nozzle with the associated actuator. Rather, all nozzles with the associated actuators have a common sealing membrane which separates the common actuator space from the common nozzle space.

Vorzugsweise ist die durchgehende Dichtungsmembran hierbei so ausgebildet, dass die einzelnen Ventilnadeln unabhängig voneinander verschoben werden können, ohne dass eine Verschiebung einer der Ventilnadeln das Öffnen und Verschließen der Düsen bei der benachbarten Ventilnadel beeinträchtigt. Im Betrieb des erfindungsgemäßen Druckkopfs ist es nämlich wünschenswert, dass die einzelnen Düsen individuell geöffnet bzw. geschlossen werden können. Die durchgehende Dichtungsmembran kann jedoch zu einer mechanischen Wechselwirkung zwischen den benachbarten Ventilnadeln führen. So führt möglicherweise ein Verschieben einer der Ventilnadeln zu einer entsprechenden Auslenkung der Dichtungsmembran, wobei diese Auslenkung der Dichtungsmembran aufgrund der Elastizität der Dichtungsmembran dann auch eine entsprechende Auslenkungskraft auf die benachbarten Ventilnadeln ausüben würde, was nicht wünschenswert wäre. Die Erfindung sieht deshalb vor, dass diese unerwünschte mechanische Wechselwirkung zwischen den benachbarten Ventilnadeln aufgrund der gemeinsamen Dichtungsmembran zumindest so weit reduziert wird, dass die benachbarten Ventilnadeln die zugehörigen Düsen unabhängig voneinander öffnen bzw. schließen können, ohne dass es zu einer wechselseitigen Störung kommt.Preferably, the continuous sealing membrane is in this case designed so that the individual valve needles can be moved independently of one another, without a displacement of one of the valve needles affecting the opening and closing of the nozzles in the adjacent valve needle. In the operation of the printhead according to the invention, it is desirable that the individual nozzles can be opened or closed individually. However, the continuous sealing membrane can result in a mechanical interaction between the adjacent valve pins. Thus, a displacement of one of the valve needles possibly leads to a corresponding deflection of the sealing membrane, whereby this deflection of the sealing membrane would then also exert a corresponding deflection force on the adjacent valve pins due to the elasticity of the sealing membrane, which would not be desirable. The invention therefore provides that this undesirable mechanical interaction between the adjacent valve needles due to the common sealing membrane is at least reduced so far that the adjacent valve needles can open and close the associated nozzles independently, without causing a mutual interference.

Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass die gemeinsame Dichtungsmembran eine dreidimensionale Strukturierung aufweist, die verhindert, dass eine Verschiebung einer der Ventilnadeln das Öffnen und Schließen der Düsen bei den benachbarten Ventilnadeln beeinträchtigt.This is preferably achieved in that the common sealing membrane has a three-dimensional structuring which prevents a displacement of one of the valve needles from affecting the opening and closing of the nozzles in the adjacent valve pins.

In einer Variante der Erfindung befindet sich diese dreidimensionale Strukturierung der Dichtungsmembran nur auf der Seite des Aktorraumes. In einer anderen Variante der Erfindung befindet sich die dreidimensionale Strukturierung der Dichtungsmembran dagegen nur auf der Seite des Düsenraums. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, dass sich die dreidimensionale Strukturierung der Dichtungsmembran beidseitig an der Dichtungsmembran befindet, d.h. sowohl auf der Seite des Düsenraums als auch auf der Seite des Aktorraums.In a variant of the invention, this three-dimensional structuring of the sealing membrane is located only on the side of the actuator chamber. In another variant of the invention, however, the three-dimensional structuring of the sealing membrane is located only on the side of the nozzle chamber. Finally, there is also the possibility that the three-dimensional structuring of the sealing membrane is located on both sides of the sealing membrane, i. both on the side of the nozzle chamber and on the side of the actuator chamber.

Die dreidimensionale Strukturierung kann verschiedene Strukturelemente aufweisen, wie beispielsweise mindestens einen Kubus, einen Quader, einen Tetraeder, ein Prisma, eine Rippe, eine Vertiefung oder allgemein eine Anhebung. Diese verschiedenen Typen von Strukturelementen können in der dreidimensionalen Strukturierung auch miteinander kombiniert werden.The three-dimensional structuring can have various structural elements, such as at least one cube, a cuboid, a tetrahedron, a prism, a rib, a depression or generally an elevation. These Different types of structural elements can also be combined in the three-dimensional structuring.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Strukturelemente der dreidimensionalen Strukturierung in einer Aufsicht auf die Dichtungsmembran beispielsweise quadratisch, rechteckig, dreieckig, parallelogrammförmig oder rundbogenförmig sein können, um nur einige Beispiele zu nennen.It should also be mentioned that the structural elements of the three-dimensional structuring in a plan view of the sealing membrane can be, for example, square, rectangular, triangular, parallelogram-shaped or round-arch-shaped, to name but a few examples.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Dichtungsmembran mindestens eine Lochreihe von Löchern auf, die den einzelnen Ventilnadeln zugeordnet sind. Die Lochreihe ist hierbei vorzugsweise gerade (linear), jedoch ist es grundsätzlich auch möglich, dass die Lochreihe in der Dichtungsmembran gekrümmt ist, beispielsweise bogenförmig.In the preferred embodiment of the invention, the sealing membrane has at least one row of holes of holes associated with the individual valve pins. The row of holes is in this case preferably straight (linear), but in principle it is also possible for the row of holes in the sealing membrane to be curved, for example arcuately.

Hinsichtlich Position und Ausrichtung und Dimension der einzelnen Strukturelemente der dreidimensionalen Strukturierung in Bezug auf die Lochreihe bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten.With regard to position and orientation and dimension of the individual structural elements of the three-dimensional structuring with respect to the row of holes, various possibilities exist within the scope of the invention.

Vorzugsweise sind die einzelnen Strukturelemente der dreidimensionalen Strukturierung jeweils langgestreckt und mit ihrer Längsachse relativ zu der Lochreihe in einer bestimmten Weise ausgerichtet. Beispielsweise können die einzelnen Strukturelemente parallel zu der Lochreihe ausgerichtet sein. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass die einzelnen Strukturelemente bezüglich der Lochreihe quer ausgerichtet sind, insbesondere rechtwinklig. Ferner besteht auch die Möglichkeit, dass die einzelnen Strukturelemente der dreidimensionalen Strukturierung in Bezug auf die Lochreihe schräg ausgerichtet sind.Preferably, the individual structural elements of the three-dimensional structuring are each elongated and aligned with their longitudinal axis relative to the row of holes in a specific manner. For example, the individual structural elements can be aligned parallel to the row of holes. However, there is also the alternative possibility that the individual structural elements are aligned transversely with respect to the row of holes, in particular at right angles. Furthermore, there is also the possibility that the individual structural elements of the three-dimensional structuring are aligned obliquely with respect to the row of holes.

Auch hinsichtlich der Position der einzelnen Strukturelemente in Bezug auf die Lochreihe bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise können die einzelnen Strukturelemente in mindestens einer Reihe parallel zu der Lochreihe angeordnet sein. Eine Möglichkeit hierzu besteht darin, dass die einzelnen Strukturelemente genau in der Lochreihe zwischen den benachbarten Löchern angeordnet sind. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die einzelnen Strukturelemente seitlich beabstandet und parallel zu der Lochreihe angeordnet sind, insbesondere beiderseits der Lochreihe jeweils in einer Linie mit jeweils einem der Löcher. Die Strukturelemente und die einzelnen Löcher können also so zueinander ausgerichtet sein, dass jedes Loch beiderseits der Lochreihe von jeweils einem Strukturelement benachbart ist.Also with regard to the position of the individual structural elements with respect to the row of holes exist within the scope of the invention, various possibilities. For example, the individual structural elements may be arranged in at least one row parallel to the row of holes. One possibility for this is that the individual structural elements are arranged exactly in the row of holes between the adjacent holes. Alternatively, however, there is also the possibility that the individual structural elements are laterally spaced apart and arranged parallel to the row of holes, in particular on both sides of the row of holes in each case in a line with one of the holes. The structural elements and the individual holes can thus be aligned with each other such that each hole is adjacent on either side of the row of holes of one structural element.

Auch hinsichtlich der Dimensionsverhältnisse der einzelnen Strukturelemente in Bezug auf die Lochreihe bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten.Also with regard to the dimensional ratios of the individual structural elements with respect to the row of holes exist within the scope of the invention, various possibilities.

Auch hinsichtlich der Höhe der einzelnen Strukturelemente bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten. Hierbei ist zu erwähnen, dass die Höhe der Strukturelemente hierbei rechtwinklig zu der Grundfläche der Dichtungsmembran gemessen wird. Beispielsweise kann die Höhe der Strukturelemente jeweils innerhalb der einzelnen Strukturelemente im Wesentlichen konstant sein. Es besteht jedoch alternativ die Möglichkeit, dass die Höhe der einzelnen Strukturelemente jeweils innerhalb der Strukturelemente schwankt. Beispielsweise kann die Höhe der einzelnen Strukturelemente in Richtung zu dem jeweils angrenzenden Loch zunehmen oder abnehmen. Ferner besteht auch die Möglichkeit, dass die Höhe der einzelnen Strukturelemente zu der Lochreihe hin zunimmt oder abnimmt, d.h. von außen nach innen.Also with regard to the height of the individual structural elements exist within the scope of the invention, various possibilities. It should be noted that the height of the structural elements is measured at right angles to the base of the sealing membrane. For example, the height of the structural elements can be essentially constant within the individual structural elements. However, there is alternatively the possibility that the height of the individual structural elements varies within each structural element. For example, the height of the individual structural elements may increase or decrease in the direction of the respectively adjacent hole. Furthermore, there is also the possibility that the height of the individual structural elements increases or decreases towards the row of holes, i. from the outside to the inside.

Im Rahmen der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, dass die Dichtungsmembran um die einzelnen Löcher jeweils eine ringförmige Auswölbung aufweist. Diese ringförmige Auswölbung bildet ebenfalls eine mögliche Form eines Strukturelements der dreidimensionalen Strukturierung der Dichtungsmembran. Auch hierbei besteht wieder die Möglichkeit, dass die ringförmige Auswölbung nur auf der Seite des Aktorraums, nur auf der Seite des Düsenraums oder beidseitig angeordnet ist.In the context of the invention, there is also the possibility that the sealing membrane in each case has an annular bulge around the individual holes. This annular bulge also forms a possible form of a structural element of the three-dimensional structuring of the sealing membrane. Again, there is the possibility that the annular bulge is arranged only on the side of the actuator chamber, only on the side of the nozzle chamber or on both sides.

Ferner ist zu erwähnen, dass die Dichtungsmembran jeweils am Umfangsrand der Löcher jeweils einen Dichtungskragen aufweisen kann, um das jeweilige Loch gegenüber der durchgeführten Ventilnadel abzudichten. Der Dichtungskragen kann hierbei wahlweise nur zu dem Aktorraum hin abstehen, nur zu dem Düsenraum hin oder beidseitig abstehend angeformt sein. Zu dem Dichtungskragen ist auch zu erwähnen, dass der Dichtungskragen im Querschnitt beispielsweise dreieckig sein kann. Das Verhältnis des Durchmessers der Ventilnadel zur Länge der Dichtungskragens kann ≥0,5, ≥0,7, >1, ≥1,5, oder sogar ≥2 sein.It should also be mentioned that the sealing membrane can each have a sealing collar at the peripheral edge of the holes, in order to seal the respective hole with respect to the valve needle being made. In this case, the sealing collar can optionally protrude only toward the actuator chamber, only being formed integrally with the nozzle chamber or protruding on both sides. It should also be mentioned with regard to the sealing collar that the sealing collar can be triangular in cross section, for example. The ratio of the diameter of the valve pin to the length of the sealing collar may be ≥0.5, ≥0.7,> 1, ≥1.5, or even ≥2.

In einer Ausgestaltung der Erfindung werden die einzelnen Ventilnadeln jeweils durch eine Pressverbindung mit einer bestimmten Anpresskraft in den Löchern der Dichtungsmembran gehalten. In einer Variante der Erfindung ist diese Anpresskraft so bemessen, dass die Ventilnadeln in den Löchern der Dichtungsmembran axial fixiert sind und nicht in den Löchern der Dichtungsmembran axial gleiten können. Dies hat zur Folge, dass eine Verschiebung einer der Ventilnadeln zu einer entsprechenden Auslenkung der Dichtungsmembran führt.In one embodiment of the invention, the individual valve needles are each held by a press connection with a certain contact pressure in the holes of the sealing membrane. In a variant of the invention, this contact pressure is such that the Valve needles are axially fixed in the holes of the sealing membrane and can not slide axially in the holes of the sealing membrane. This has the consequence that a displacement of one of the valve needles leads to a corresponding deflection of the sealing membrane.

In einer anderen Variante der Erfindung ist diese Anpresskraft dagegen so bemessen, dass die Ventilnadeln in den Löchern der Dichtungsmembran axial im Wesentlichen frei gleiten können. Dies hat zur Folge, dass eine Verschiebung einer der Ventilnadeln nicht zu einer entsprechenden Auslenkung der Dichtungsmembran führt.In another variant of the invention, however, this pressing force is dimensioned such that the valve needles in the holes of the sealing membrane can slide axially substantially free. This has the consequence that a displacement of one of the valve needles does not lead to a corresponding deflection of the sealing membrane.

Eine weitere Variante dieser Ausgestaltung der Erfindung sieht dagegen vor, dass die Ventilnadeln in den Löchern der Dichtungsmembran teilweise frei gleiten können und teilweise axial fixiert sind. Bei einer Verschiebung einer der Ventilnadeln nimmt diese Ventilnadel dann zunächst die Dichtungsmembran axial mit, was zu einer entsprechenden axialen Auslenkung der Dichtungsmembran führt. Im weiteren Verlauf der Verschiebung der Ventilnadel leistet die Dichtungsmembran dann aufgrund ihrer Elastizität einen größeren Widerstand, was zu einem Durchrutschen der Ventilnadel im weiteren Verlauf der Bewegung der Ventilnadel führt.A further variant of this embodiment of the invention, however, provides that the valve needles in the holes of the sealing membrane can slide partially free and are partially fixed axially. During a displacement of one of the valve needles, this valve needle then initially takes the sealing membrane axially with it, which leads to a corresponding axial deflection of the sealing membrane. In the course of the displacement of the valve needle, the sealing membrane then due to its elasticity provides a greater resistance, which leads to slippage of the valve needle in the further course of the movement of the valve needle.

Ferner ist zu erwähnen, dass der Düsenraum ein relativ kleines Volumen aufweisen kann, das beispielsweise höchstens 100mL, 50mL, 10mL, 5mL oder sogar höchstens 1mL betragen kann.It should also be noted that the nozzle space may have a relatively small volume, which may be for example at most 100mL, 50mL, 10mL, 5mL or even at most 1mL.

Zu den Löchern der Dichtungsmembran ist ferner zu erwähnen, dass deren Innendurchmesser vorzugsweise kleiner ist als der Außendurchmesser der Ventilnadeln, um eine Abdichtung zu gewährleisten. Beispielsweise kann der Innendurchmesser der Löcher um 0,1mm, 0,2mm, 0,3mm oder 0,4mm kleiner sein als der Außendurchmesser der Ventilnadeln. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass der Innendurchmesser der Löcher der Dichtungsmembran um 10%-50% oder 20%-40% kleiner ist als der Außendurchmesser der Ventilnadeln.To the holes of the sealing membrane is also to mention that the inner diameter is preferably smaller than the outer diameter of the valve needles to ensure a seal. For example, the inner diameter of the holes may be smaller by 0.1mm, 0.2mm, 0.3mm or 0.4mm than the outer diameter of the valve pins. But it is also possible that the inner diameter of the holes of the sealing membrane by 10% -50% or 20% -40% is smaller than the outer diameter of the valve needle.

Zu der Dichtungsmembran selbst ist noch zu erwähnen, dass diese beispielsweise aus Keramik, Metall oder aus einem Kunststoff bestehen kann. Als Kunststoffe kommen beispielsweise Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyoxymethylen (POM), thermoplastisches Polyurethan (PU), thermoplastisches Elastomer, Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyketon (PK) oder Polyamid (PA) in Frage, um nur einige Beispiele zu nennen.To the sealing membrane itself is to mention that this may for example consist of ceramic, metal or of a plastic. Suitable plastics are, for example, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyoxymethylene (POM), thermoplastic polyurethane (PU), thermoplastic elastomer, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyketone (PK) or polyamide (PA), to name just a few examples call.

Ferner ist zu erwähnen, dass die Ventilnadeln und die Löcher in der Dichtungsmembran möglichst exakt relativ zueinander ausgerichtet sein sollten. Zwischen dem Mittelpunkt der Löcher einerseits und der Längsachse der zugehörigen Ventilnadeln besteht deshalb nur eine sehr geringe radiale Abweichung, die vorzugsweise kleiner ist als 0,2mm, 0,1mm oder sogar kleiner 0,05mm.It should also be mentioned that the valve needles and the holes in the sealing membrane should be aligned as accurately as possible relative to each other. Between the center of the holes on the one hand and the longitudinal axis of the associated valve needles, therefore, there is only a very small radial deviation, which is preferably less than 0.2 mm, 0.1 mm or even less than 0.05 mm.

Weiterhin ist zu der Dichtungsmembran zu erwähnen, dass diese vorzugsweise aus einem Material mit einer bestimmten Härte besteht, die auf der Shore-Skala gemäß DIN EN ISO 868 und DIN ISO 7619-1 beispielsweise im Bereich von 20-100 Shore-A, 50-85 Shore-A, 40-90 Shore-D oder 60-80 Shore-D liegen kann.Furthermore, it should be mentioned to the sealing membrane, that this is preferably made of a material having a certain hardness, the on the Shore scale according to DIN EN ISO 868 and DIN ISO 7619-1 For example, in the range of 20-100 Shore A, 50-85 Shore A, 40-90 Shore D or 60-80 Shore D can be.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Dichtungsmembran mehrere Membranschichten auf, was eine Leckageerkennung ermöglicht. Zwischen den einzelnen Membranschichten der Dichtungsmembran mündet dann vorzugsweise eine Leckagebohrung aus dem Druckkopf aus, um eine Leckage erkennen zu können, wenn eine der Membranschichten durchlässig geworden ist. Die zweite Membranschicht bildet dann eine zusätzliche Sicherheit. Beispielsweise kann die Leckagebohrung mit einem Sensor verbunden sein, der dann die Leckage aufgrund eines Beschichtungsmittelaustritts aus der Leckagebohrung erkennt. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass die Leckagebohrung in ein Schauglas oder in einen durchsichtigen Schlauch mündet, um eine Leckage optisch erkennen zu können. Die Leckagebohrung kann dann auch in eine Schmutzverdünnerentsorgung münden oder in eine Auffangwanne oder in eine Auffangnut.In one embodiment of the invention, the sealing membrane has a plurality of membrane layers, which allows leakage detection. Between the individual membrane layers of the sealing membrane, a leakage bore then preferably opens out of the print head in order to be able to detect leakage if one of the membrane layers has become permeable. The second membrane layer then provides additional security. For example, the leakage bore may be connected to a sensor, which then detects the leakage due to a coating agent exit from the leakage bore. However, there is also the alternative possibility that the leakage bore opens into a sight glass or into a transparent hose in order to visually recognize a leak. The leakage hole can then open into a Schmutzverdünnerentsorgung or in a drip pan or in a collecting groove.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Dichtungsmembran keine Löcher zur Durchführung der Ventilnadeln auf. Dies ist vorteilhaft, weil die Löcher ansonsten Dichtungsprobleme bereiten können. Bei dieser Ausgestaltung der Dichtungsmembran ohne Löcher kann die Dichtungsmembran düsenseitig jeweils eine angeformte Düsenverschlussspitze aufweisen, um die jeweilige Düse bzw. den vorgelagerten Ventilsitz in Abhängigkeit von der Auslenkung der Dichtungsmembran wahlweise zu öffnen oder zu verschließen. Die Dichtungsmembran erfüllt hierbei also nicht nur die Funktion der Abdichtung, sondern bildet gleichzeitig auch die Düsenverschlussspitze. Hierbei können die einzelnen Ventilnadeln jeweils fest mit der Dichtungsmembran verbunden sein, so dass eine Verschiebung einer der Ventilnadeln zu einer entsprechenden Auslenkung der Dichtungsmembran mit der daran angeformten Düsenverschlussspitze führt.In one embodiment of the invention, the sealing membrane has no holes for the passage of the valve needles. This is advantageous because the holes can otherwise cause sealing problems. In this embodiment, the sealing membrane without holes, the sealing membrane nozzle side each have an integrally formed Düsenverschlussspitze to selectively open or close the respective nozzle or the upstream valve seat in response to the deflection of the sealing membrane. The sealing membrane thus not only fulfills the function of the seal, but at the same time also forms the nozzle closure tip. In this case, the individual valve needles can each be firmly connected to the sealing membrane, so that a displacement of one of the valve needles leads to a corresponding deflection of the sealing membrane with the nozzle closure tip integrally formed thereon.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Dichtungsmembran jedoch für die einzelnen Ventilnadeln jeweils ein Loch auf. Die einzelnen Ventilnadeln können hierbei durch das jeweils zugehörige Loch in der Dichtungsmembran durchgeführt sein, wobei die einzelnen Ventilnadeln fest und fluidisch dicht mit der Dichtungsmembran verbunden sind. Zum einen sind die einzelnen Löcher in der Dichtungsmembran also hierbei gegenüber den Ventilnadeln abgedichtet, um einen Flüssigkeitsdurchtritt durch die Löcher zu verhindern. Zum anderen bewirkt die Verbindung zwischen den Ventilnadeln und der Dichtungsmembran möglicherweise aber auch, dass eine Verschiebung der einzelnen Ventilnadeln zu einer entsprechenden Auslenkung der Dichtungsmembran führen kann. In another embodiment of the invention, however, the sealing membrane each has a hole for the individual valve needles. The individual valve needles can in this case be performed by the respectively associated hole in the sealing membrane, wherein the individual valve needles are firmly and fluidly connected tightly with the sealing membrane. On the one hand, the individual holes in the sealing membrane are thus sealed against the valve needles to prevent the passage of liquid through the holes. On the other hand, the connection between the valve needles and the sealing membrane possibly also causes a displacement of the individual valve needles to lead to a corresponding deflection of the sealing membrane.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist dagegen in die einzelnen Löcher der Dichtungsmembran auf der Seite des Düsenraums jeweils eine Düsenverschlussspitze eingesetzt, welche die zugehörige Düse in Abhängigkeit von der Auslenkung der Dichtungsmembran wahlweise öffnet oder verschließt. Die Ventilnadeln sind dagegen im Bereich der Löcher fest mit der Dichtungsmembran verbunden, insbesondere durch eine Verschraubung zwischen den Ventilnadeln einerseits und den Düsenverschlussspitze andererseits, die auf gegenüberliegenden Seiten der Dichtungsmembran angeordnet sind.In another embodiment of the invention, however, in each case a Düsenverschlussspitze is inserted into the individual holes of the sealing membrane on the side of the nozzle chamber, which selectively opens or closes the associated nozzle in response to the deflection of the sealing membrane. By contrast, the valve needles are firmly connected to the sealing membrane in the region of the holes, in particular by a screw connection between the valve needles, on the one hand, and the nozzle closure tip, on the other hand, being arranged on opposite sides of the sealing membrane.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Ventilnadeln jeweils eine Ventilnadelspitze auf, die sich zu ihrem freien Ende hin konisch verjüngt.In one embodiment of the invention, the valve needles each have a valve needle tip, which tapers conically towards its free end.

Darüber hinaus besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die einzelnen Ventilnadelspitzen jeweils ein separates Dichtelement aufweisen.In addition, there is the possibility within the scope of the invention that the individual valve needle tips each have a separate sealing element.

Beispielsweise kann das separate Dichtelement auf die Ventilnadelspitze aufgeklebt werden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass die Ventilnadelspitze eine Fassung aufweist, in die die Ventilnadelspitze eingesetzt ist. Darüber hinaus besteht alternativ auch die Möglichkeit, dass die Ventilnadelspitze auf einem Teil ihrer Länge von dem separaten Dichtelement umhüllt wird.For example, the separate sealing element can be glued to the valve needle tip. Alternatively, there is also the possibility that the valve needle tip has a socket into which the valve needle tip is inserted. In addition, alternatively, there is also the possibility that the valve needle tip is enveloped over part of its length by the separate sealing element.

Ferner ist hierbei zu erwähnen, dass die Ventilnadel und das Dichtelement aus unterschiedlichen Materialien bestehen können, insbesondere aus Metall für die Ventilnadel und aus Kunststoff für das Dichtelement.It should also be mentioned that the valve needle and the sealing element may consist of different materials, in particular metal for the valve needle and plastic for the sealing element.

Die Befestigung des Dichtelements an der Ventilnadelspitze kann beispielsweise durch ein Spritzgussverfahren, durch Tauchen, durch Aufschweißen oder durch Aufvulkanisieren erfolgen, um nur einige Beispiele zu nennen.The attachment of the sealing element to the valve needle tip, for example, by an injection molding process, by dipping, by welding or by vulcanization done, to name just a few examples.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

  • 1A eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Druckkopfs, wobei alle Düsen geschlossen sind,
  • 1B die schematische Darstellung aus 1A, wobei eine einzige Düse geöffnet ist,
  • 2 eine schematische Darstellung der Dichtungsmembran eines erfindungsgemäßen Druckkopfs mit einem Loch zur Durchführung einer Ventilnadel,
  • 3 eine Abwandlung von 2, wobei Ventilnadel und Düsenverschlussspitze getrennt und miteinander verschraubt sind,
  • 4 eine Abwandlung von 3, wobei die Düsenverschlussspitze an die Dichtungsmembran angeformt ist,
  • 5 eine schematische Darstellung einer Dichtungsmembran eines erfindungsgemäßen Druckkopfs mit Noppen als dreidimensionale Strukturierung,
  • 6 eine schematische Aufsicht auf eine Dichtungsmembran mit einer dreidimensionalen Strukturierung,
  • 7 eine Abwandlung von 6,
  • 8A eine Abwandlung von 6,
  • 8B eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A in 8A,
  • 8C eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B in 8A,
  • 9A eine Abwandlung von 6,
  • 9B eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A in 9A,
  • 9C eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B in 9A,
  • 10A eine Abwandlung von 6,
  • 10B eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie C-C in 10A,
  • 10C eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie D-D in 10A,
  • 10D eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A in 10A,
  • 10E eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B in 10A,
  • 11A eine Abwandlung von 10A,
  • 11B eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie C-C in 11A,
  • 11C eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie D-D in 11A,
  • 11D eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A in 11A,
  • 11E eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B in 11A,
  • 12 eine Großansicht eines Ausschnitts von 11A mit Maßangaben zur Erläuterung der Größenverhältnisse,
  • 13 eine schematische Darstellung einer Dichtungsmembran mit einem Dichtungskragen,
  • 14 eine Abwandlung von 13,
  • 15 eine Abwandlung von 13, sowie
  • 16 eine Abwandlung von 13.
Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are explained in more detail below together with the description of the preferred embodiments of the invention with reference to FIGS. Show it:
  • 1A a schematic representation of a printhead according to the invention, wherein all the nozzles are closed,
  • 1B the schematic representation 1A with a single nozzle open,
  • 2 a schematic representation of the sealing membrane of a printhead according to the invention with a hole for the passage of a valve needle,
  • 3 a modification of 2 wherein valve needle and nozzle closure tip are separate and bolted together,
  • 4 a modification of 3 wherein the nozzle closure tip is molded to the sealing membrane,
  • 5 a schematic representation of a sealing membrane of a printhead according to the invention with nubs as a three-dimensional structuring,
  • 6 a schematic plan view of a sealing membrane with a three-dimensional structuring,
  • 7 a modification of 6 .
  • 8A a modification of 6 .
  • 8B a sectional view along the section line AA in 8A .
  • 8C a sectional view along the section line BB in 8A .
  • 9A a modification of 6 .
  • 9B a sectional view along the section line AA in 9A .
  • 9C a sectional view along the section line BB in 9A .
  • 10A a modification of 6 .
  • 10B a sectional view along the section line CC in 10A .
  • 10C a sectional view along the section line DD in 10A .
  • 10D a sectional view along the section line AA in 10A .
  • 10E a sectional view along the section line BB in 10A .
  • 11A a modification of 10A .
  • 11B a sectional view along the section line CC in 11A .
  • 11C a sectional view along the section line DD in 11A .
  • 11D a sectional view along the section line AA in 11A .
  • 11E a sectional view along the section line BB in 11A .
  • 12 a closeup of a section of 11A with dimensions to explain the proportions,
  • 13 a schematic representation of a sealing membrane with a sealing collar,
  • 14 a modification of 13 .
  • 15 a modification of 13 , such as
  • 16 a modification of 13 ,

Die 1A und 1B zeigen verschiedene schematische Darstellungen eines erfindungsgemäßen Druckkopfs, der in einer Lackieranlage eingesetzt werden kann, um Lack auf Kraftfahrzeugkarosseriebauteile zu applizieren. Teilweise stimmt der erfindungsgemäße Druckkopf in Aufbau und Funktionsweise mit den eingangs beschriebenen bekannten Druckköpfen überein, so dass im Folgenden nur die erfindungswesentlichen Details ausführlicher beschrieben werden.The 1A and 1B show various schematic representations of a printhead according to the invention, which can be used in a paint shop to apply paint on automotive body components. In some cases, the printhead according to the invention in construction and mode of operation coincides with the known printheads described above, so that in the following only the essential details of the invention will be described in more detail.

Der erfindungsgemäße Druckkopf weist zunächst eine Düsenplatte 1 mit zahlreichen Düsen 2-5 auf, wobei durch die Düsen 2-5 jeweils ein räumlich eng begrenzter Beschichtungsmittelstrahl abgegeben werden kann. In dieser schematischen Darstellung sind nur die vier Düsen 2-5 dargestellt. Tatsächlich weist der erfindungsgemäße Druckkopf jedoch eine wesentlich größere Zahl von Düsen auf, die beispielsweise in Reihen und Spalten angeordnet sein können, was aus dieser schematischen Darstellung nicht ersichtlich ist.The printhead according to the invention initially has a nozzle plate 1 with numerous nozzles 2 - 5 on, passing through the nozzles 2 - 5 in each case a spatially narrowly limited coating agent beam can be delivered. In this schematic representation are only the four nozzles 2 - 5 shown. In fact, however, the printhead according to the invention has a significantly larger number of nozzles, which may be arranged, for example, in rows and columns, which is not apparent from this schematic representation.

Den einzelnen Düsen 2-5 ist jeweils eine Ventilnadel 6-9 zugeordnet, wobei die einzelnen Ventilnadeln 6-9 jeweils in Richtung des Doppelpfeils verschiebbar sind.The individual nozzles 2 - 5 each is a valve needle 6 - 9 assigned, with the individual valve needles 6 - 9 are each displaced in the direction of the double arrow.

Zur Verschiebung der einzelnen Ventilnadeln 6-9 sind mehrere elektromagnetische Aktoren 10-13 vorgesehen, die hier nur schematisch als Spule gezeichnet sind.To shift the individual valve pins 6 - 9 are several electromagnetic actuators 10 - 13 provided, which are drawn here only schematically as a coil.

Die Ventilnadeln 6-9 können die Düsen 2-5 in Abhängigkeit von ihrer Stellung wahlweise schließen oder freigeben. In der Darstellung gemäß 1A werden alle Düsen 2-5 von den zugehörigen Ventilnadeln 6-9 verschlossen, so dass kein Lack abgegeben wird. In der Darstellung gemäß 1B ist die Ventilnadel 7 dagegen von der Düse 3 abgehoben, so dass durch die Düse 3 ein Lackstrahl oder ein Tropfen abgegeben wird, wie durch den Pfeil angedeutet wird. In der Darstellung gemäß 1B werden die anderen Düsen 2, 4, 5 dagegen von den zugehörigen Ventilnadeln 6, 8 bzw. 9 verschlossen.The valve pins 6 - 9 can the nozzles 2 - 5 either close or release depending on their position. In the illustration according to 1A be all nozzles 2 - 5 from the associated valve pins 6 - 9 closed, so that no paint is delivered. In the illustration according to 1B is the valve needle 7 by contrast, from the nozzle 3 lifted off, leaving through the nozzle 3 a paint spray or a drop is discharged, as indicated by the arrow. In the illustration according to 1B become the other nozzles 2 . 4 . 5 by contrast, from the associated valve pins 6 . 8th respectively. 9 locked.

Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Druckkopf eine durchgehende Dichtungsmembran 14 auf, die in dem Druckkopf einen Düsenraum 15 von einem Aktorraum 16 fluidisch trennt. Der zu applizierende Lack wird hierbei über den Düsenraum 15 zu den einzelnen Düsen 2-5 geführt, d.h. der Düsenraum 15 ist im Betrieb mit dem zu applizierenden Lack gefüllt.In addition, the print head according to the invention has a continuous sealing membrane 14 on which in the printhead a nozzle space 15 from an actuator room 16 fluidly separates. The paint to be applied is in this case via the nozzle chamber 15 to the individual nozzles 2 - 5 guided, ie the nozzle chamber 15 is filled during operation with the paint to be applied.

In dem Aktorraum 16 befinden sich dagegen die Aktoren 10-13 oder auch nur die Ventilnadeln. Die Dichtungsmembran 14 verhindert hierbei, dass Lack aus dem Düsenraum 15 in den Aktorraum 16 eindringen kann. Dies ist vorteilhaft, weil die Erwärmung der Aktoren 10-13 dadurch nicht oder nur in vernachlässigbarem Maße auf den Lack wirkt, wodurch erwärmungsbedingte Lackanhaftungen im Düsenraum 15 und im Aktorraum 16 verhindert werden. Darüber hinaus ermöglicht die Trennung durch die Dichtungsmembran 14 Farbwechsel, da der Aktorraum 16 nicht gespült werden muss.In the actor room 16 on the other hand are the actuators 10 - 13 or just the valve pins. The sealing membrane 14 prevents paint from the nozzle chamber 15 in the actuator room 16 can penetrate. This is beneficial because the heating of the actuators 10 - 13 thereby not or only to a negligible extent acts on the paint, causing heating-related Lackanhaftungen in the nozzle chamber 15 and in the actor room 16 be prevented. In addition, the separation through the sealing membrane allows 14 Color change, as the actuator room 16 does not have to be rinsed.

Hierbei ist zu erwähnen, dass die einzelnen Ventilnadeln 6-9 jeweils durch Löcher in der Dichtungsmembran 14 hindurchgeführt werden können, wobei die Dichtungsmembran 14 fest mit den einzelnen Ventilnadeln 6-9 verbunden sein kann. Dies hat zur Folge, dass beispielsweise die Verschiebung der Ventilnadel 7 in 1B zu einer entsprechenden lokalen Auslenkung der Dichtungsmembran 14 führt. Diese lokale Auslenkung der Dichtungsmembran im Bereich der Ventilnadel 7 führt zwar aufgrund der Elastizität der Dichtungsmembran 14 auch zu entsprechenden Kräfte auf die benachbarten Ventilnadeln 6 und 8. Allerdings ist die Dichtungsmembran 14 so beschaffen, dass eine unerwünschte Wechselwirkung zwischen den benachbarten Ventilnadeln 6 einerseits und 8 anderseits verhindert wird. Dies ist wichtig, damit die einzelnen Ventilnadeln 6-9 unabhängig voneinander geöffnet bzw. geschlossen werden können. Die Dichtungsmembran 14 weist deshalb eine dreidimensionale Strukturierung auf, die verhindert, dass die Auslenkung der Dichtungsmembran zu einem mechanischen Übersprechen auf die benachbarten Ventilnadeln 6 bzw. 8 führt. Diese dreidimensionale Strukturierung wird später noch eingehend beschrieben.It should be mentioned that the individual valve needles 6 - 9 each through holes in the sealing membrane 14 can be passed, wherein the sealing membrane 14 firmly with the individual valve pins 6 - 9 can be connected. This has the consequence that, for example, the displacement of the valve needle 7 in 1B to a corresponding local deflection of the sealing membrane 14 leads. This local deflection of the sealing membrane in the area of the valve needle 7 Although due to the elasticity of the sealing membrane 14 also to corresponding forces on the adjacent valve pins 6 and 8th , However, the sealing membrane is 14 designed so that an undesirable interaction between the adjacent valve pins 6 on the one hand and 8th on the other hand is prevented. This is important to keep the individual valve needles 6 - 9 can be opened or closed independently of each other. The sealing membrane 14 Therefore, it has a three-dimensional structuring which prevents the deflection of the sealing membrane to a mechanical crosstalk on the adjacent valve pins 6 respectively. 8th leads. This three-dimensional structuring will be described in detail later.

Die 2-4 zeigen verschiedene mögliche Ausgestaltungen zur Durchführung, Anbindung oder Auflegen der Ventilnadeln 6-9 durch die Dichtungsmembran 14, wobei die Zeichnungen nur die Ventilnadel 6 zeigen.The 2-4 show various possible embodiments for the implementation, connection or placement of the valve needles 6 - 9 through the sealing membrane 14 , where the drawings only the valve needle 6 demonstrate.

Bei 2 ist die Ventilnadel 6 durchgehend und bildet somit mit ihrer Düsenverschlussspitze 17 gleichzeitig auch ein Dichtungselement zum Verschließen bzw. Freigeben eines entsprechenden Ventilsitzes.at 2 is the valve needle 6 through and thus forms with its nozzle tip 17 at the same time a sealing element for closing or releasing a corresponding valve seat.

Darüber hinaus ist aus der Zeichnung ersichtlich, dass an die Dichtungsmembran 14 ein Dichtungskragen 18 angeformt ist, der sowohl zu dem Aktorraum 16 hin als auch zu dem Düsenraum 15 hin von der Dichtungsmembran 14 absteht.In addition, it can be seen from the drawing that to the sealing membrane 14 a sealing collar 18 is molded to both the actuator space 16 towards and to the nozzle space 15 out from the sealing membrane 14 projects.

Bei der Ausgestaltung gemäß 3 ist die Düsenverschlussspitze 17 von der Ventilnadel 6 getrennt und mit der Ventilnadel 6 verschraubt. Hierbei wird die Dichtungsmembran 14 zwischen der Ventilnadel 6 und der Düsenverschlussspitze 17 eingepresst, so dass die Ventilnadel 6 fest mit der Dichtungsmembran 14 verbunden ist. Eine Verschiebung der Ventilnadel 6 führt also zu einer entsprechenden Auslenkung der Dichtungsmembran 14.In the embodiment according to 3 is the nozzle tip 17 from the valve needle 6 separated and with the valve needle 6 screwed. in this connection becomes the sealing membrane 14 between the valve needle 6 and the nozzle tip 17 pressed in, so that the valve needle 6 firmly with the sealing membrane 14 connected is. A shift of the valve needle 6 thus leads to a corresponding deflection of the sealing membrane 14 ,

Bei der Ausgestaltung gemäß 4 weist die Dichtungsmembran 14 kein Loch zur Durchführung der Ventilnadel 6 auf. Vielmehr ist die Düsenverschlussspitze 17 einstückig an die Dichtungsmembran 14 angeformt. Auch hierbei ist die Ventilnadel 6 fest mit der Dichtungsmembran 14 verbunden, so dass eine Verschiebung der Ventilnadel 6 zu einer entsprechenden Auslenkung der Dichtungsmembran 14 führt.In the embodiment according to 4 has the sealing membrane 14 no hole for the passage of the valve needle 6 on. Rather, the nozzle closure tip 17 in one piece to the sealing membrane 14 formed. Again, the valve needle 6 firmly with the sealing membrane 14 connected, allowing a displacement of the valve needle 6 to a corresponding deflection of the sealing membrane 14 leads.

5 zeigt eine Dichtungsmembran 14 mit angeformten Düsenverschlussspitzen. Die Ventilnadel 6 kann mit der Dichtungsmembran 14 verbunden sein, sie kann aber auch nur aufgesetzt sein. Im Falle einer nur aufgesetzten Ventilnadel 6 wird das Öffnen der Düse durch den Lackdruck bewirkt. Der Lackdruck verformt dabei die Dichtungsmembran 14 in Richtung des Aktorraums 16 vom Düsenraum 15 weg. 5 shows a sealing membrane 14 with molded nozzle closure tips. The valve needle 6 can with the sealing membrane 14 be connected, but it can also be just put on. In the case of a merely attached valve needle 6 the opening of the nozzle is caused by the paint pressure. The lacquer pressure deforms the sealing membrane 14 in the direction of the actuator room 16 from the nozzle chamber 15 path.

6 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Dichtungsmembran 14, die teilweise mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden. 6 shows a schematic representation of a sealing membrane according to the invention 14 , which partially coincides with the embodiments described above, so reference is made to avoid repetition of the above description, wherein the same reference numerals are used for corresponding details.

Hierbei ist zu erwähnen, dass in der Dichtungsmembran 14 zahlreiche Löcher 20 angeordnet sind, und zwar äquidistant in einer einzigen linearen Lochreihe 21. Die Löcher 20 in der Dichtungsmembran 14 dienen hierbei - wie bereits vorstehend beschrieben - zur Durchführung der Ventilnadeln 6-9 bzw. der weiteren Ventilnadeln, die in den vorangegangenen Zeichnungen nicht dargestellt sind.It should be mentioned that in the sealing membrane 14 numerous holes 20 are arranged, and equidistant in a single linear row of holes 21 , The holes 20 in the sealing membrane 14 serve - as already described above - to carry out the valve needles 6 - 9 or the other valve needles, which are not shown in the preceding drawings.

Die Strukturelemente 19 haben zur Folge, dass eine lokale Auslenkung der Dichtungsmembran 14 aufgrund einer entsprechenden Verschiebung der zugehörigen Ventilnadel 6 lokal begrenzt bleibt und nicht auf die benachbarte Ventilnadel 7 mechanisch überspricht.The structural elements 19 have the consequence that a local deflection of the sealing membrane 14 due to a corresponding displacement of the associated valve needle 6 local remains and not on the adjacent valve needle 7 mechanically crosses over.

Die Strukturelemente 19 der dreidimensionalen Strukturierung der Dichtungsmembran 14 sind hierbei in einer Aufsicht auf die Dichtungsmembran 14 dreieckig. Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass jeweils beiderseits der Lochreihe 21 jeweils eine Reihe der dreieckigen Strukturelemente 19 angeordnet ist. Beiderseits der einzelnen Löcher 20 ist also jeweils eines der dreieckigen Strukturelemente 19 angeordnet. Hierbei ist auch noch zu erwähnen, dass sich die einzelnen Strukturelemente 19 von innen nach außen verjüngen, wie auch aus der Zeichnung ersichtlich ist.The structural elements 19 the three-dimensional structuring of the sealing membrane 14 are here in a plan view of the sealing membrane 14 triangular. In addition, it should be noted that each side of the row of holes 21 one row each of the triangular structural elements 19 is arranged. On both sides of the individual holes 20 is therefore one of the triangular structural elements 19 arranged. It should also be mentioned that the individual structural elements 19 tapering from the inside out, as can be seen from the drawing.

Die Höhe der einzelnen Strukturelemente 19 kann hierbei konstant sein oder jeweils von innen nach außen zunehmen oder abnehmen.The height of the individual structural elements 19 can be constant or increase or decrease from the inside to the outside.

7 zeigt eine Abwandlung von 6, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wofür für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden. 7 shows a modification of 6 In order to avoid repetition, reference is made to the above description, for which the same reference numerals are used for corresponding details.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die dreieckigen Strukturelemente 19 jeweils zwischen den benachbarten Löchern 20 der Dichtungsmembran 14 angeordnet sind. Die Löcher 20 und die Strukturelemente 19 liegen hierbei also alle innerhalb der Lochreihe 21.A special feature of this embodiment is that the triangular structural elements 19 each between the adjacent holes 20 the sealing membrane 14 are arranged. The holes 20 and the structural elements 19 So here are all within the row of holes 21 ,

Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass die einzelnen Strukturelemente 19 hierbei mit ihrer Längsachse parallel zu der Lochreihe 21 ausgerichtet sind.In addition, it should be noted that the individual structural elements 19 in this case with its longitudinal axis parallel to the row of holes 21 are aligned.

Die 8A-8C zeigen eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß 6, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.The 8A-8C show a modification of the embodiment according to 6 In order to avoid repetition, reference is made to the above description, wherein the same reference numerals are used for corresponding details.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht zunächst darin, dass sich die dreieckigen Strukturelemente 19 von innen nach außen hin erweitern.A special feature of this embodiment is first that the triangular structural elements 19 expand from the inside out.

Eine weitere Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Höhe der dreieckigen Strukturelemente 19 von innen nach außen zunimmt, wie aus 8B ersichtlich ist.Another special feature of this embodiment is that the height of the triangular structural elements 19 from the inside out, like out 8B is apparent.

Die 9A-9C zeigen eine weitere Abwandlung, die ebenfalls mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen weitgehend übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.The 9A-9C show a further modification, which also largely coincides with the embodiments described above, so that reference is made to avoid repetition of the above description, wherein the same reference numerals are used for corresponding details.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht zunächst darin, dass die dreidimensionalen Strukturelemente 19 als Rippen geformt sind.A special feature of this embodiment is first that the three-dimensional structural elements 19 are shaped as ribs.

Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass die als Rippen geformten dreidimensionalen Strukturelemente 19 hierbei eine konstante Höhe aufweisen können, wie aus dem Vergleich der 9B und 9C ersichtlich ist. Sie können jedoch auch eine nach außen ansteigende oder abfallende Höhe aufweisen.In addition, it should be mentioned that the three-dimensional structural elements formed as ribs 19 can have a constant height, as from the comparison of 9B and 9C is apparent. But you can also do one have outwardly rising or falling height.

Die 10A-10E zeigen eine weitere Abwandlung, die wiederum weitgehend mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen wieder auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.The 10A-10E show a further modification, which in turn largely corresponds to the embodiments described above, so that reference is again made to avoid repetition of the above description, wherein the same reference numerals are used for corresponding details.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die dreidimensionale Strukturierung der Dichtungsmembran 14 verschiedene Typen von Strukturelementen 19A, 19B aufweist. Bei den Strukturelementen 19A handelt es sich um Vertiefungen, während die Strukturelemente 19B Erhebungen sind.A special feature of this embodiment is that the three-dimensional structuring of the sealing membrane 14 different types of structural elements 19A . 19B having. For the structural elements 19A These are depressions while the structural elements 19B Surveys are.

Die beiden Strukturelemente 19A, 19B sind hierbei jedoch ebenfalls dreieckig und verjüngen sich in der Dichtungsmembran 14 nach innen zu der Längsachse der Lochreihe 21 hin.The two structural elements 19A . 19B However, here are also triangular and taper in the sealing membrane 14 inward to the longitudinal axis of the row of holes 21 out.

Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass die Höhe der Strukturelemente 19B von außen nach innen abnimmt. In ähnlicher Weise nimmt die Tiefe der Strukturelemente 19A hierbei von innen nach außen zu, wie beispielsweise aus 10E und 10D ersichtlich ist.In addition, it should be noted that the height of the structural elements 19B decreases from outside to inside. Similarly, the depth of the structural elements decreases 19A in this case from inside to outside, such as from 10E and 10D is apparent.

Die 11A-11E zeigen eine Abwandlung der Ausgestaltung gemäß den 10A-10E, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen hierbei wieder auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.The 11A-11E show a modification of the embodiment according to the 10A-10E , so that reference is again made to the above description to avoid repetition, wherein the same reference numerals are used for corresponding details.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die als Vertiefungen ausgeführten Strukturelemente 19A hierbei jeweils beiderseitig der Löcher 20 angeordnet sind, wohingegen die als Anhebung ausgeführten Strukturelemente 19B jeweils zwischen zwei benachbarten Löchern 20 der Lochreihe 21 angeordnet sind.A special feature of this embodiment is that the structural elements designed as depressions 19A in each case on both sides of the holes 20 are arranged, whereas the designed as an increase structural elements 19B each between two adjacent holes 20 the row of holes 21 are arranged.

12 zeigt eine Detailvergrößerung aus 11A. Hierbei zeigt die Zeichnung zunächst einen Abstand d1 zwischen den benachbarten Löchern. Darüber hinaus zeigt die Zeichnung einen Abstand d2 zwischen der Lochreihe 21 und dem Rand der Dichtungsmembran 14. Ferner zeigt die Zeichnung einen Abstand d3 zwischen den benachbarten Strukturelementen 19A, 19B. 12 shows an enlarged detail 11A , Here, the drawing initially shows a distance d1 between the adjacent holes. In addition, the drawing shows a distance d2 between the row of holes 21 and the edge of the sealing membrane 14 , Furthermore, the drawing shows a distance d3 between the adjacent structural elements 19A . 19B ,

Vorzugsweise gelten hierbei folgende Maßverhältnisse:

  • dl/d3 ≥ 1;2;3;4 im Wesentlichen =1;2;3;4 d2/d1 ≥ 1;3;5;10
Preferably, the following proportions apply here:
  • dl / d3 ≥ 1; 2; 3; 4 essentially = 1; 2; 3; 4 d2 / d1 ≥ 1; 3; 5; 10

Schließlich zeigen die 13-16 verschiedene mögliche Ausgestaltungen des Dichtungskragens 18.Finally, the show 13-16 various possible embodiments of the sealing collar 18 ,

Bei 13 steht der Dichtungskragen 18 nur in einer Richtung von der Dichtungsmembran 14 ab, nämlich zu dem Aktorraum 16 hin.at 13 is the sealing collar 18 only in one direction from the sealing membrane 14 from, namely to the actuator room 16 out.

Bei der Ausgestaltung gemäß 14 steht der Dichtungskragen 18 ebenfalls nur in einer Richtung von der Dichtungsmembran 14 ab, allerdings in Richtung des Düsenraums 15.In the embodiment according to 14 is the sealing collar 18 also only in one direction from the sealing membrane 14 but in the direction of the nozzle space 15 ,

Bei der Ausgestaltung gemäß 15 steht der Dichtungskragen 18 dagegen in beiden Richtungen von der Dichtungsmembran 14 ab.In the embodiment according to 15 is the sealing collar 18 in contrast, in both directions of the sealing membrane 14 from.

Schließlich zeigt 16 einen Dichtungskragen 18 mit einem dreieckigen Querschnitt. Dieser kann sowohl in Richtung des Aktorraums 16 als auch in den Düsenraum 15 zeigen.Finally shows 16 a sealing collar 18 with a triangular cross section. This can be both in the direction of the actuator room 16 as well as in the nozzle room 15 demonstrate.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Abwandlungen und Varianten möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere auch ohne das kennzeichnende Merkmal des Hauptanspruchs. Die Erfindung umfasst also neben der technischen Lehre des Hauptanspruchs auch weitere Erfindungsaspekte, die im Rahmen der Erfindung unabhängig voneinander Schutz genießen.The invention is not limited to the preferred embodiments described above. Rather, a variety of modifications and variants are possible, which also make use of the inventive idea and therefore fall within the scope. In particular, the invention also claims protection for the subject matter and the features of the subclaims independently of the claims in each case referred to and in particular without the characterizing feature of the main claim. Thus, in addition to the technical teaching of the main claim, the invention also encompasses further aspects of the invention which, independently of one another, enjoy protection within the scope of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Düsenplattenozzle plate
2-52-5
Düsenjet
6-96-9
Ventilnadelnvalve needles
10-1310-13
Aktorenactuators
1414
Dichtungsmembransealing membrane
1515
Düsenraumnozzle chamber
1616
Aktorraumactuator chamber
1717
DüsenverschlussspitzeNozzle seal tip
1818
Dichtungskragensealing collar
19, 19A, 19B19, 19A, 19B
Strukturelemente der dreidimensionalen Strukturierung der DichtungsmembranStructural elements of the three-dimensional structuring of the sealing membrane
2020
Löcher in der DichtungsmembranHoles in the sealing membrane
2121
Lochreiherow of holes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 9108424 B2 [0002]US 9108424 B2 [0002]
  • WO 2012/058373 A2 [0002]WO 2012/058373 A2 [0002]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN EN ISO 868 [0039]DIN EN ISO 868 [0039]
  • DIN ISO 7619-1 [0039]DIN ISO 7619-1 [0039]

Claims (13)

Applikator, insbesondere Druckkopf, zur Applikation eines Beschichtungsmittels, insbesondere eines Lacks, auf ein Bauteil, insbesondere auf ein Kraftfahrzeugkarosseriebauteil, mit a) einem Düsenraum (15) mit mehreren Düsen (2-5) zur Abgabe des Beschichtungsmittels in Form von kontinuierlichen Strahlen oder Tröpfchen, wobei das Beschichtungsmittel im Betrieb durch den Düsenraum (15) zu den Düsen (2-5) strömt, so dass der Düsenraum (15) im Betrieb mit dem Beschichtungsmittel gefüllt ist, b) mehreren verschiebbaren Ventilnadeln (6-9), die den einzelnen Düsen (2-5) zugeordnet sind und die jeweilige Düse (2-5) in Abhängigkeit von der Stellung der Ventilnadel (6-9) wahlweise öffnen oder verschließen, c) einem Aktorraum (16) zur Aufnahme von Aktoren (10-13) zum Verschieben der Ventilnadeln (6-9), und d) einem Dichtelement (14), insbesondere einer Dichtungsmembran (14), das den Aktorraum (16) von dem Düsenraum (15) fluidisch trennt, um eine Verschmutzung des Aktorraums (16) mit dem Beschichtungsmittel in dem Düsenraum (15) zu vermeiden, dadurch gekennzeichnet, e) dass das Dichtelement (14) so ausgebildet ist, dass die einzelnen Ventilnadeln (6-9) unabhängig voneinander verschoben werden können, ohne dass eine Verschiebung einer der Ventilnadeln (6-9) das Öffnen und Verschließen der Düsen (2-5) bei der benachbarten Ventilnadel (6-9) beeinträchtigt.Applicator, in particular print head, for applying a coating agent, in particular a paint, to a component, in particular a motor vehicle body component, comprising a) a nozzle chamber (15) with a plurality of nozzles (2-5) for dispensing the coating agent in the form of continuous jets or droplets wherein the coating agent in operation flows through the nozzle space (15) to the nozzles (2-5), so that the nozzle space (15) is filled in use with the coating agent, b) a plurality of displaceable valve pins (6-9), the individual nozzles (2-5) are assigned and the respective nozzle (2-5) depending on the position of the valve needle (6-9) optionally open or close, c) an actuator chamber (16) for receiving actuators (10-13 ) for displacing the valve needles (6-9), and d) a sealing element (14), in particular a sealing membrane (14), which fluidically separates the actuator chamber (16) from the nozzle chamber (15) to prevent contamination of the actuator chamber (16). with d to avoid em coating agent in the nozzle chamber (15), characterized in e) that the sealing element (14) is formed so that the individual valve needles (6-9) can be moved independently of each other without a displacement of one of the valve pins (6 -9) affects the opening and closing of the nozzles (2-5) on the adjacent valve needle (6-9). Applikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (14) eine dreidimensionale Strukturierung (19; 19A, 19B) aufweist, die verhindert, dass eine Verschiebung einer der Ventilnadeln (6-9) das Öffnen und Schließen der Düsen (2-5) bei den benachbarten Ventilnadeln (6-9) beeinträchtigt.Applicator after Claim 1 characterized in that the sealing member (14) has a three-dimensional structure (19; 19A, 19B) which prevents displacement of one of the valve needles (6-9) from opening and closing the nozzles (2-5) at the adjacent ones Valve pins (6-9) impaired. Applikator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, a) dass sich die dreidimensionale Strukturierung (19; 19A, 19B) des Dichtelements (14) nur auf der Seite des Aktorraums (16) befindet, oder b) dass sich die dreidimensionale Strukturierung (19; 19A, 19B) des Dichtelements (14) nur auf der Seite des Düsenraums (15) befindet, oder c) dass sich die dreidimensionale Strukturierung (19; 19A, 19B) des Dichtelements (14) sowohl auf der Seite des Düsenraums (15) als auch auf der Seite des Aktorraums (16) befindet.Applicator after Claim 2 , characterized in that a) that the three - dimensional structuring (19; 19A, 19B) of the sealing element (14) is located only on the side of the actuator chamber (16), or b) that the three - dimensional structuring (19; 19A, 19B) of the Sealing element (14) is located only on the side of the nozzle chamber (15), or c) that the three-dimensional structuring (19; 19A, 19B) of the sealing element (14) on both the side of the nozzle chamber (15) and on the side of Actuator room (16) is located. Applikator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, a) dass die dreidimensionale Strukturierung (19; 19A, 19B) mindestens eines der folgenden Strukturelemente (19; 19A, 19B) enthält: a1) Kubus, a2) Quader, a3) Tetraeder a4) Prisma, a5) Rippe, a6) Vertiefung, und/oder b) dass die einzelnen Strukturelemente in einer Aufsicht auf das Dichtelement (14) mindestens eine der folgenden Formen haben: b1) quadratisch, b2) rechteckig, insbesondere bei einer Rippe, b3) dreieckig, insbesondere bei einer Rippe, b4) parallelogrammförmig, b5) rundbogenförmig, insbesondere bei einer Rippe. b6) kreisförmig b7) ellipsenförmigApplicator after Claim 2 or 3 , characterized in that a) that the three-dimensional structuring (19; 19A, 19B) contains at least one of the following structural elements (19; 19A, 19B): a1) cube, a2) cuboid, a3) tetrahedron a4) prism, a5) rib, a6) recess, and / or b) that the individual structural elements in a plan view of the sealing element (14) at least one of the following forms: b1) square, b2) rectangular, in particular in a rib, b3) triangular, in particular in a rib , b4) parallelogram-shaped, b5) round-arch-shaped, in particular in the case of a rib. b6) circular b7) elliptical Applikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Dichtelement (14) mindestens eine Lochreihe (21) von Löchern (20) für die einzelnen Ventilnadeln (6-9) aufweist, b) dass die einzelnen Strukturelemente (19; 19A, 19B) der dreidimensionalen Strukturierung (19; 19A, 19B) jeweils langgestreckt sind und mit ihrer Längsachse jeweils parallel oder quer, insbesondere rechtwinklig, zu der Lochreihe (21) ausgerichtet sind, und/oder c) dass die einzelnen Strukturelemente (19; 19A, 19B) der dreidimensionalen Strukturierung (19; 19A, 19B) in mindestens einer Reihe parallel zu der Lochreihe (21) angeordnet sind, insbesondere c1) in der Lochreihe (21) jeweils zwischen den benachbarten Löchern (20), c2) seitlich beabstandet parallel zu der Lochreihe (21), insbesondere beiderseits der Lochreihe (21) jeweils in einer Linie mit jeweils einem der Löcher (20), und/oder d) dass die Dimensionsverhältnisse der Strukturelemente zur Lochreihe folgendermaßen ausgestaltet sind: dl/d3 ≥ 1;2;3;4 im Wesentlichen =1;2;3;4 d2/d1 ≥ 1;3;5;10.Applicator according to one of the preceding claims, characterized in that a) the sealing element (14) has at least one row of holes (21) of holes (20) for the individual valve pins (6-9), b) that the individual structural elements (19; 19A 19B) of the three-dimensional structuring (19; 19A, 19B) are each elongated and aligned with their longitudinal axis parallel or transverse, in particular perpendicular, to the row of holes (21), and / or c) that the individual structural elements (19; 19A 19B) of the three-dimensional structuring (19; 19A, 19B) are arranged in at least one row parallel to the row of holes (21), in particular c1) in the row of holes (21) each between the adjacent holes (20), c2) laterally spaced parallel to the row of holes (21), in particular on both sides of the row of holes (21) in each case in a line with one of the holes (20), and / or d) that the dimensional ratios of the structural elements to the row of holes as follows dl / d3 ≥ 1; 2; 3; 4 essentially = 1; 2; 3; 4 d2 / d1 ≥ 1; 3; 5; 10. Applikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) dass die Höhe der Strukturelemente (19; 19A, 19B) rechtwinklig zu dem Dichtelement (14) innerhalb der einzelnen Strukturelemente (19; 19A, 19B) im Wesentlichen konstant ist, oder b) dass die Höhe der Strukturelemente (19; 19A, 19B) rechtwinklig zu dem Dichtelement (14) innerhalb der einzelnen Strukturelemente (19; 19A, 19B) variiert, wobei die Höhe insbesondere zu dem angrenzenden Loch (20) hin zunimmt oder abnimmt.Applicator according to one of the preceding claims, characterized in that a) that the height of the structural elements (19; 19A, 19B) is substantially constant at right angles to the sealing element (14) within the individual structural elements (19; 19A, 19B), or b in that the height of the structural elements (19; 19A, 19B) varies at right angles to the sealing element (14) within the individual structural elements (19; 19A, 19B), the height in particular increasing or decreasing towards the adjacent hole (20). Applikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Dichtelement (14) um die einzelnen Löcher (20) jeweils eine ringförmige Auswölbung aufweist, und/oder b) dass die ringförmigen Auswölbungen in dem Dichtelement (14) wie folgt angeordnet sind: b1) nur auf der Seite des Aktorraums (16) angeordnet, oder b2) nur auf der Seite des Düsenraums (15) angeordnet, oder b3) sowohl auf der Seite des Aktorraums (16) als auch auf der Seite des Düsenraums (15).Applicator according to one of the preceding claims, characterized in that a) that the sealing element (14) around the individual holes (20) each having an annular bulge, and / or b) that the annular bulges in the sealing element (14) are arranged as follows: b1) arranged only on the side of the actuator chamber (16), or b2) arranged only on the side of the nozzle chamber (15), or b3) both on the Side of the actuator chamber (16) and on the side of the nozzle chamber (15). Applikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Dichtelement (14) am Umfangsrand der Löcher (20) jeweils einen Dichtungskragen (18) aufweist, um das jeweilige Loch (20) abzudichten, und/oder b) dass der Dichtungskragen (18) b1) nur zu dem Aktorraum (16) hin von dem Dichtelement (14) absteht, b2) nur zu dem Düsenraum (15) hin von dem Dichtelement (14) absteht, oder b3) sowohl zu dem Düsenraum (15) hin als auch zu dem Aktorraum (16) hin von dem Dichtelement (14) absteht, und/oder c) dass der Dichtungskragen (18) im Querschnitt dreieckig ist und/oder d) dass der Dichtungskragen (18) im Querschnitt rechteckig ist, und/oder e) dass der Dichtungskragen (18) im Querschnitt einen Radius aufweist.Applicator according to one of the preceding claims, characterized in that a) that the sealing element (14) at the peripheral edge of the holes (20) each have a sealing collar (18) to seal the respective hole (20), and / or b) that the sealing collar (18) b1) protrudes from the sealing element (14) only towards the actuator space (16), b2) protrudes from the sealing element (14) only to the nozzle space (15), or b3) both toward the nozzle space (15) and also to the actuator chamber (16) protrudes from the sealing element (14), and / or c) that the sealing collar (18) is triangular in cross-section and / or d) that the sealing collar (18) in cross-section is rectangular, and / or e) that the sealing collar (18) has a radius in cross-section. Applikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die einzelnen Ventilnadeln (6-9) jeweils durch eine Pressverbindung mit einer bestimmten Anpresskraft in den Löchern (20) des Dichtelements (14) gehalten werden, und/oder b) dass die Anpresskraft so bemessen ist, dass b1) die Ventilnadeln (6-9) in den Löchern (20) des Dichtelements (14) axial fixiert sind und nicht in den Löchern (20) des Dichtelements (14) axial gleiten, so dass eine Verschiebung einer der Ventilnadeln (6-9) zu einer entsprechenden Auslenkung des Dichtelements (14) führt, oder b2) die Ventilnadeln (6-9) in den Löchern (20) des Dichtelements (14) axial frei gleiten, so dass eine Verschiebung einer der Ventilnadeln (6-9) nicht zu einer entsprechenden Auslenkung des Dichtelements (14) führt, oder b3) die Ventilnadeln (6-9) in den Löchern (20) des Dichtelements (14) teilweise frei gleiten und teilweise axial fixiert sind, so dass eine Verschiebung einer der Ventilnadeln (6-9) auf einem Teil der Bewegung der Ventilnadel (6-9) nicht zu einer entsprechenden Auslenkung des Dichtelements (14) führt und auf einem anderen Teil der Bewegung der Ventilnadel (6-9) zu einer entsprechenden Auslenkung des Dichtelements (14) führt.Applicator according to one of the preceding claims, characterized in that a) that the individual valve needles (6-9) are each held in the holes (20) of the sealing element (14) by a press connection with a certain contact force, and / or b) that the Is dimensioned such that b1) the valve needles (6-9) in the holes (20) of the sealing element (14) are axially fixed and not in the holes (20) of the sealing element (14) slide axially, so that a displacement of a the valve needles (6-9) leads to a corresponding deflection of the sealing element (14), or b2) the valve needles (6-9) in the holes (20) of the sealing element (14) slide freely axially, so that a displacement of one of the valve needles (6-9) does not lead to a corresponding deflection of the sealing element (14), or b3) the valve needles (6-9) in the holes (20) of the sealing element (14) partially free to slide and are partially fixed axially, so that a Displacement of one of the valve pins (6-9) a portion of the movement of the valve needle (6-9) does not lead to a corresponding deflection of the sealing element (14) and on another part of the movement of the valve needle (6-9) leads to a corresponding deflection of the sealing element (14). Applikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Düsenraum (15) ein Volumen von höchstens 100ml, 50ml, 10ml, 5ml oder sogar höchstens 1ml aufweist, und/oder b) dass die Löcher (20) des Dichtelements (14) einen Innendurchmesser haben, der kleiner ist als der Außendurchmesser der Ventilnadeln (6-9), insbesondere um b1) 0,1mm, 0,2mm, 0,3mm oder 0,4mm, oder b2) 10%-50% oder 20%-40%, und/oder c) dass das Dichtelement (14) aus einem der folgenden Materialien besteht: c1) Kunststoff, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polyoxymethylen, thermoplastisches Polyurethan, thermoplastisches Elastomer, Polytetrafluorethylen, Polyketon oder Polyamid, c2) Metall, c3) Keramik, und/oder d) dass zwischen dem Mittelpunkt der Löcher (20) des Dichtelements (14) einerseits und der Längsachse der zugehörigen Ventilnadeln (6-9) andererseits eine radiale Abweichung von weniger als 0,2mm, 0,1mm oder sogar weniger als 0,05mm vorhanden ist, und/oder e) dass das Dichtelement (14) aus einem Material mit einer Härte von 20-100 Shore-A, 50-85 Shore-A, 40-90 Shore-D oder 60-80 Shore-D gemäß DIN EN ISO 868 und DIN ISO 7619-1 besteht.Applicator according to one of the preceding claims, characterized in that a) the nozzle space (15) has a volume of at most 100 ml, 50 ml, 10 ml, 5 ml or even at most 1 ml, and / or b) that the holes (20) of the sealing element (14 ) have an inner diameter smaller than the outer diameter of the valve needles (6-9), in particular by b1) 0,1mm, 0,2mm, 0,3mm or 0,4mm, or b2) 10% -50% or 20% -40%, and / or c) that the sealing element (14) consists of one of the following materials: c1) plastic, in particular polyethylene, polypropylene, polyoxymethylene, thermoplastic polyurethane, thermoplastic elastomer, polytetrafluoroethylene, polyketone or polyamide, c2) metal, c3 ) Ceramic, and / or d) that between the center of the holes (20) of the sealing element (14) on the one hand and the longitudinal axis of the associated valve needles (6-9) on the other hand, a radial deviation of less than 0.2mm, 0.1mm or even less than 0.05mm, and / or e) that the D ichtelement (14) consists of a material having a hardness of 20-100 Shore A, 50-85 Shore A, 40-90 Shore D or 60-80 Shore D according to DIN EN ISO 868 and DIN ISO 7619-1 , Applikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Dichtelement (14) mehrlagig und/oder redundant aufgebaut ist, und/oder b) dass zwischen den Lagen des Dichtelements (14) eine Leckagebohrung aus dem Applikator ausmündet, um eine Leckage einer der Lagen erkennen zu können, und/oder c) dass die Leckagebohrung mit einem Sensor verbunden ist, der eine Leckage aufgrund eines Beschichtungsmittelaustritts durch die Leckagebohrung erkennt, und/oder d) dass die Leckagebohrung in ein Schauglas oder in einen durchsichtigen Schlauch mündet, um eine Leckage optisch sichtbar zu machen, und/oder e) dass die Leckagebohrung in eine Schmutzverdünnerentsorgung mündet oder an dem Applikator endet, und/oder f) dass die Leckagebohrung in eine Auffangwanne oder eine Auffangnut an dem Applikator mündet.Applicator according to one of the preceding claims, characterized in that a) that the sealing element (14) is multi-layered and / or redundant, and / or b) that between the layers of the sealing element (14) opens a leakage hole from the applicator to a leakage detecting one of the layers, and / or c) that the leakage bore is connected to a sensor which detects leakage due to coating agent leakage through the leakage bore, and / or d) the leakage bore discharges into a sight glass or into a transparent tube, in order to make a leak optically visible, and / or e) that the leakage bore opens into a dirt diluent disposal or ends at the applicator, and / or f) that the leakage bore opens into a collecting trough or a collecting groove on the applicator. Applikator nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Dichtelement (14) keine Löcher (20) zur Durchführung der Ventilnadeln (6-9) aufweist und im Bereich der einzelnen Ventilnadeln (6-9) jeweils eine düsenseitig angeformte Düsenverschlussspitze (17) aufweisen kann, um die jeweilige Düse (2-5) in Abhängigkeit von der Auslenkung des Dichtelements (14) wahlweise zu öffnen oder zu verschließen, und/oder b) dass die einzelnen Ventilnadeln (6-9) jeweils fest mit dem Dichtelement (14) verbunden sind, so dass eine Verschiebung einer der Ventilnadeln (6-9) zu einer entsprechenden Auslenkung des Dichtelements (14) mit der daran angeformten Düsenverschlussspitze (17) führt. c) dass die einzelnen Ventilnadeln (6-9) jeweils auf das Dichtelement (14) aufgesetzt sind, so dass eine Verschiebung einer der Ventilnadeln (6-9) zu einer entsprechenden Auslenkung des Dichtelements (14) mit der daran angeformten Düsenverschlussspitze (17) führt.Applicator according to one of the preceding claims, characterized in that a) that the sealing element (14) has no holes (20) for the passage of the valve needles (6-9) and in the region of the individual valve needles (6-9) in each case a nozzle-side molded nozzle closure tip (17), to selectively open or close the respective nozzle (2-5) in dependence on the deflection of the sealing element (14), and / or b) that the individual valve needles (6-9) are each fixedly connected to the sealing element (14), so that a displacement of one of the valve needles (6-9) to a corresponding deflection of the sealing element (14) with the nozzle closure tip (17 ) leads. c) that the individual valve needles (6-9) are respectively mounted on the sealing element (14), so that a displacement of one of the valve needles (6-9) to a corresponding deflection of the sealing element (14) with the nozzle closure tip (17) formed thereon leads. Applikator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Dichtelement (14) für die einzelnen Ventilnadeln (6-9) jeweils ein Loch (20) aufweist, und/oder b) dass die einzelnen Ventilnadeln (6-9) jeweils durch das zugehörige Loch (20) in dem Dichtelement (14) durchgeführt sind und fest und fluidisch dicht mit dem Dichtelement (14) verbunden sind, so dass eine Verschiebung der einzelnen Ventilnadeln (6-9) zu einer entsprechenden Auslenkung des Dichtelements (14) führt, oder c) dass in die einzelnen Löcher (20) des Dichtelements (14) auf der Seite des Düsenraums (15) jeweils eine Düsenverschlussspitze (17) eingesetzt ist, welche die zugehörige Düse (2-5) in Abhängigkeit von der Auslenkung des Dichtelements (14) wahlweise öffnet oder verschließt, wobei die Ventilnadeln (6-9) jeweils im Bereich der Löcher (20) fest mit dem Dichtelement (14) verbunden sind, insbesondere durch eine Verschraubung zwischen den Ventilnadeln (6-9) und den Düsenverschlussspitzen (17).Applicator according to one of the preceding claims, characterized in that a) that the sealing element (14) for the individual valve needles (6-9) each having a hole (20), and / or b) that the individual valve needles (6-9) respectively are performed through the associated hole (20) in the sealing element (14) and are tightly and fluidly connected tightly with the sealing element (14), so that a displacement of the individual valve needles (6-9) to a corresponding deflection of the sealing element (14) leads, or c) that in the individual holes (20) of the sealing element (14) on the side of the nozzle chamber (15) in each case a Düsenverschlussspitze (17) is inserted, which the associated nozzle (2-5) in dependence on the deflection of Sealing element (14) selectively opens or closes, wherein the valve needles (6-9) respectively in the region of the holes (20) fixedly connected to the sealing element (14), in particular by a screw connection between the valve needles (6-9) and the Düsenverschl tips (17).
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